Потоки - синхронизация

@Palich · Регистрация: 07.04.2016

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Здравствуйте.

Имеем:
1. многопоточность;
2. синхронизация;
3. c++11;
4. Win10 x64;
5. компилятор tdm.

Что не работает:
Синхронизация: не работает основной поток(строчка 33 в коде ниже) после сигнала от второго потока.

Описание к коду:
В майне в консоль выводятся "*", в функции function1 в консоль выводятся "#". Сначала нужно вывести "#" затем вывести "*". В майне, основной поток создает другой и запускает в работу function1, при этом сам переходит в режим ожидания сигнала, после которого продолжает работать.

Код:

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <chrono>
 
using namespace std;
 
mutex MUTEX1;
condition_variable CONDITION_VARIBLE1;
 
void function1 () {
    unique_lock<mutex> uniqueLock1 (MUTEX1);
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "# \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    uniqueLock1.unlock();
    CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
 
    this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
}
 
int main () {
    thread t1 (function1);
    t1.detach ();
 
    this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds (1)); // Что бы t1 успел взять мьютекс.
 
    unique_lock<mutex> uniqueLock1 (MUTEX1);
    CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1);
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    return 0;
}

Вопросы:
1. Где я ошибся ?
2. Как реализовать задуманный мной код(максимально просто) ?

@zayats80888 · 15.11.2022, 11:03

Сообщение от Palich

1. Где я ошибся ?

1. Нет защиты от ложного пробуждения.
2. Нет защиты от невозможности пробуждения (notify случится раньше, чем основной поток встанет в ожидание, ваши "слипы" ничего не гарантируют)

Сообщение от Palich

Как реализовать задуманный мной код(максимально просто) ?

Добавить флаг, проверяемый в основном потоке в цикле ожидания, и выставляемый в дополнительном потоке перед уведомлением.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
// дополнительный поток:
flag = true;
uniqueLock1.unlock();
CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
 
// основной поток:
while (!flag)
  CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1);

@Palich · 15.11.2022, 19:09 **[ТС]**

спасибо !

@Palich · 16.11.2022, 10:25 **[ТС]**

так, нет, не спасибо )

Решил сделать прогу чуть сложнее и то же самое. Пробовал разобраться в мануалах, что-то понял, что-то нет, в итоге каша в голове.

Как я понял конструкция

C++
1
CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1, [] () { return BOOL1;});

равносильна конструкции

C++
1
2
3
while ( ! BOOL1) {
    CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1);
}

А теперь что не работает:
Сделал 2 проги: одна с whie, другая с .wait.
Логика такая же как и в первом сообщении, разница в том, что после окончания работы в function1, в майне еще раз выводятся звездочки, потом в function1 еще раз выводятся решетки.

Код с while
Работа останавливается на строчке 69.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <chrono>
 
using namespace std;
 
mutex MUTEX1;
condition_variable CONDITION_VARIBLE1;
bool BOOL1 = false;
bool BOOL2 = false;
 
void function1 () {
    unique_lock<mutex> uniqueLock1 (MUTEX1);
    BOOL1 = false;
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    BOOL1 = true;
    uniqueLock1.unlock();
    CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
 
    while ( ! BOOL2) {
        CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1);
    }
 
    uniqueLock1.lock();
    BOOL2 = false;
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    BOOL1 = true;
    uniqueLock1.unlock();
    CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
}
 
int main () {
    thread t1 (function1);
    t1.detach ();
 
    unique_lock<mutex> uniqueLock1 (MUTEX1);
 
    while ( ! BOOL1) {
        CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1);
    }
 
    BOOL1 = false;
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    BOOL2 = true;
    uniqueLock1.unlock();
    CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
 
    while ( ! BOOL1) {
        CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1);
    }
 
    uniqueLock1.lock();
    cout << "END" << endl;
    uniqueLock1.unlock();
 
    return 0;
}

Код с .wait
Работа останавливается на строчке 58.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <chrono>
 
using namespace std;
 
mutex MUTEX1;
condition_variable CONDITION_VARIBLE1;
bool BOOL1 = false;
bool BOOL2 = false;
 
void function1 () {
    unique_lock<mutex> uniqueLock1 (MUTEX1);
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    BOOL1 = true;
    uniqueLock1.unlock();
    CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
 
    CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1, [] () { return BOOL2;});
    uniqueLock1.lock();
    BOOL2 = false;
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    BOOL1 = true;
    uniqueLock1.unlock();
    CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
}
 
int main () {
    thread t1 (function1);
    t1.detach ();
 
    unique_lock<mutex> uniqueLock1 (MUTEX1);
    CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1, [] () { return BOOL1;});
    BOOL1 = false;
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    BOOL2 = true;
    uniqueLock1.unlock();
    CONDITION_VARIBLE1.notify_one ();
 
    CONDITION_VARIBLE1.wait (uniqueLock1, [] () { return BOOL1;});
    uniqueLock1.lock();
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (500));
    }
 
    return 0;
}

@zayats80888 · 16.11.2022, 10:34

Palich, в коде UB.
Для функций condition_variable::wait аргумен lock должен удерживать блокировку.
У вас же она снимется в строках 23 и 54.
Вообще избавьтесь от ручного блокирования/разблокирования.

@Palich · 16.11.2022, 19:19 **[ТС]**

condition_variable::wait аргумен lock должен удерживать блокировку.

эм... допустим, пока не понял зачем мне это.

У вас же она снимется в строках 23 и 54.

да, все верно, для моего понимания на данный момент: я снимаю блокировку в строчке 23, тем самым освобождая мьютекс, что бы в майне произошел захват и блокировка этого мьютекса для того что бы код, который выводит "*" был типа защищен. И так же снимаю блокировку в строке 54 что бы дать возможность захватить мьютекс в "function1".

Вообще избавьтесь от ручного блокирования/разблокирования.

Ух, сложно, мое сознание спокойно когда я вижу явное управление... тем более тут, ну мне так проще на данный момент моего днищенского уровня понять кодм где "стоп" где "старт".

@DrOffset · 16.11.2022, 19:26

Сообщение от Palich

я снимаю блокировку в строчке 23, тем самым освобождая мьютекс, что бы в майне произошел захват и блокировка этого мьютекса для того что бы код, который выводит "*" был типа защищен.

Самая большая беда когда программист начинает придумывать ожидаемое поведение.
Просто прочитайте документацию. Не надо придумывать.
https://en.cppreference.com/w/... iable/wait

lock - an object of type std::unique_lock<std::mutex>, which must be locked by the current thread

@Palich · 16.11.2022, 22:16 **[ТС]**

я тупой...

Когда мне нужно реализовать одну синхронизацию, то все работает, когда хочу реализовать 3 синхронизации то не работает.
Я не понимаю.
Можете написать код? попробую через код понять, конечно, не самый лучший способ, но другого выходя я не вижу.

код, в котором не могу сделать 3 синхронизации(места где сделать синхронизацию я закомментировал):

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
 
using namespace std;
 
void function1 () {
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
 
    // Ждать пока в main выведутся * из первого цикла.
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
 
}
 
int main () {
    thread t1 (function1);
    t1.detach ();
 
    // Ждать пока в function выведутся # из первого цикла.
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
 
    // Ждать пока в function выведутся # из второго цикла.
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
 
    return 0;
}

@zayats80888 · 16.11.2022, 22:45

Palich,

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
 
using namespace std;
 
struct sync
{
    std::mutex m_mtx;
    std::condition_variable m_cv;
    bool m_order = false;
 
    void wait(bool order)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mtx);
        while (m_order != order)
            m_cv.wait(lock);
    }
 
    void post(bool order)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mtx);
        m_order = order;
        m_cv.notify_one();
    }
};
 
void function1 (sync& s) {
    
    //s.wait(false);
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
    
    s.post(true);
    // Ждать пока в main выведутся * из первого цикла.
    s.wait(false);
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << " # \t" << " [t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
 
    s.post(true);
}
 
int main () {
    sync s;
 
    thread t1 (function1, std::ref(s));
    //t1.detach ();
 
    // Ждать пока в function выведутся # из первого цикла.
    s.wait(true);
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
    
    s.post(false);
    // Ждать пока в function выведутся # из второго цикла.
    s.wait(true);
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        cout << "* \t" << "[t " << this_thread::get_id() << "]" << endl;
        this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds (300));
    }
    
    t1.join();
    return 0;
}

А вообще, в с++20 семафоры подвезли.

@Palich · 18.11.2022, 10:32 **[ТС]**

Понял что, у "уникального блокировщика" и подход уникальный: есть метод ".unlock()", который мне не получилось использовать. Еще уникальность в том, что мой шаблон кода работает в случае если "уникальный блокировщик" принудительно поместить в "зону видимости" т.е. в {} и когда он выходит из этой зоны(понял из вашего кода + статьи в интернетах всяких

), то деструктор сделал то, что мне было нужно. Возникает вопрос, зачем тогда нужен ".unlock()" ?
Такое ощущение что unique_lock "одноразовый".

Решил пока поместить тему с unique_lock у себя в папку "не понято" и реализовал свой код через простейший вид:

C++
1
2
3
4
5
6
7
while ( ! BOOL2) {
    // Wait...
}
MUTEX1.lock();
    ...
    ...
MUTEX1.unlock();

По поводу вашего кода со структурой: Ок, понял, и вроде как одна моя прямая извилина чуть согнулась, но мне показалось городить структуру ради 3х простых действий есть мудреный способ. Но я только учусь, наверное я круто ошибаюсь.

Добавлено через 31 секунду

Сообщение от zayats80888

А вообще, в с++20 семафоры подвезли.

мне бы 11й освоить...

@DrOffset · 18.11.2022, 11:00

Сообщение от Palich

но мне показалось городить структуру ради 3х простых действий есть мудреный способ.

Выделить абстракцию и использовать ее, вместо размазывания деталей реализации по всему коду - это нормальный, профессиональный подход.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от Palich

зачем тогда нужен ".unlock()" ?

Для ручного управления в сложных ситуациях.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от Palich

тему с unique_lock

"Тема с unique_lock" прямым образом вытекает из основополагающей для каждого С++ программиста темы RAII.

@zayats80888 · 18.11.2022, 11:28

Сообщение от Palich

Решил пока поместить тему с unique_lock у себя в папку "не понято" и реализовал свой код через простейший вид

А что там под

Сообщение от Palich

// Wait...

подразумевается?
Ну и не атомарная проверка флага - UB.

А еще я посмотрел другие ваши темы, и хочу сказать, что в контексте GUI приложения ваша "задумка" не сработает.
Нельзя ставить GUI поток в ожидание таких примитивах синхронизации, это "повесит" приложение.
Как правильно там указал DrOffset, вам нужно изучить тему событий и организовать взаимодействие через события фреймворка wxWidgets.

Не по теме:

Я бы мог набросать вам простенькую реализацию пула потоков для асинхронного выполнения произвольных задач и пример взаимодействия с графическим интерфейсом, но боюсь это будет бесполезной тратой времени, раз вы не смогли разобраться в таком примитивном примере.

@Kuzia domovenok · 18.11.2022, 11:47

Сообщение от Palich

но мне показалось городить структуру ради 3х простых действий есть мудреный способ.

в таком случае понятно, почему вам кажется, что и unique_lock тоже не нужен.
Действительно, можно вообще никаких локов не городить, а писать

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
void function()
{
//unique_lock<std::mutex> lock(m_mtx);
m_mtx.lock();
.....
.....
.....
m_mtx.unlock();
}

код полностью рабочий, но так никто не делает, потому что unique_lock это очень хорошая структура с конструктором и деструктором, которую нагородили для 2х простых действий

@Palich · 18.11.2022, 21:42 **[ТС]**

Сообщение от zayats80888

А что там под

там ничего, я просто запустил бесконечный цикл для потока.

Сообщение от zayats80888

Ну и не атомарная проверка флага - UB.

что это значит ? я не знаю.

Сообщение от zayats80888

Нельзя ставить GUI поток в ожидание таких примитивах синхронизации, это "повесит" приложение.

а я поставлю в ожидание поток, который выполняет другой код. Основной поток в это время показывает пользователю диалоговое окно.

Сообщение от zayats80888

изучить тему событий и организовать взаимодействие через события фреймворка wxWidgets.

Изучил, написал, сейчас проблема в синхронизации потоков.

Сообщение от zayats80888

Я бы мог набросать вам простенькую реализацию

спасибо, пока не нужно. Пока бьюсь своим мозгом об эту науку. Пишу на форумы когда не могу своими силами решить задачу.

@zayats80888 · 18.11.2022, 21:43

Сообщение от Palich

там ничего, я просто запустил бесконечный цикл для потока

Ужас!!!

Сообщение от Palich

что это значит ? я не знаю

Неопределенное поведение.
Программа может делать не то, что вы от неё ожидаете.

@SmallEvil · 18.11.2022, 22:46

zayats80888, а почему нельзя принудительно завершить поток (например который по определенной причине ушел в тот же бесконечный цикл или ожидает чего то) ?
Или можно ?

@zayats80888 · 18.11.2022, 22:57

Сообщение от SmallEvil

а почему нельзя принудительно завершить поток

В с++ нет таких средств. Если только "прибить" его ситемным API, однако в контексте с++ приложения это может повлечь UB и утечку ресурсов.
И под ужасом я подразумевал неуместный busy loop без продвинутой стратегии (есть спец. инструкции для режима активного ожидания процессора, снижающие нагрузку на него, или хотя бы тот же yield)

@Palich · 20.11.2022, 18:35 **[ТС]**

Сообщение от DrOffset

основополагающей для каждого С++ программиста темы RAII.

загрузил в голову, придется переучиваться, к тому же уже столько кода написал с ручным управлением мьютекса ууу.... вместо многострочек(lock_guard и unique_lock) всего 2: .lock() и unlock()

Сообщение от DrOffset

Для ручного управления в сложных ситуациях.

а нельзя промоделировать эту самую сложную ситуацию в шаблонном коде, который я написал ? просто посмотреть. Обязуюсь не использовать ручное управление, буду использовать RAII подход.

Сообщение от zayats80888

Я бы мог набросать вам простенькую реализацию

wxWidgets + multithreading + custom event

@DrOffset · 20.11.2022, 19:00

Сообщение от Palich

а нельзя промоделировать эту самую сложную ситуацию в шаблонном коде, который я написал ?

Думаю, что нельзя. Потому что эта сложная ситуация будет комбинацией величины проекта, наслоений легаси в нем и сиюминутных требований к коду.
В смысле можно конечно написать что-то такое:

C++
1
2
3
4
5
6
    unique_lock<mutex> uniqueLock(mutex);
    // какая-то работа, которую необходимо выполнить под локом 
    uniqueLock.unlock();
    // еще какая-то работа, которую необходимо выполнить НЕ под локом
    uniqueLock.lock();
    condvar.wait(uniqueLock, [] () { return condition; });

Но в отрыве от задачи это будет выглядеть просто притягиванием за уши.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Web (WebAssembly): Обработчик клика мыши в браузере ПК и касания экрана в браузере на мобильном устройстве 8Observer8 02.02.2026 Содержание блога Для начала пошагово создадим рабочий пример для подготовки к экспериментам в браузере ПК и в браузере мобильного устройства. Потом напишем обработчик клика мыши и обработчик. . .	Философия технологии iceja 01.02.2026 На мой взгляд у человека в технических проектах остается роль генерального директора. Все остальное нейронки делают уже лучше человека. Они не могут нести предпринимательские риски, не могут. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Вывод текста со шрифтом TTF с помощью SDL3_ttf 8Observer8 01.02.2026 Содержание блога В этой пошаговой инструкции создадим с нуля веб-приложение, которое выводит текст в окне браузера. Запустим на Android на локальном сервере. Загрузим Release на бесплатный. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Сборка C/C++ проекта из консоли 8Observer8 30.01.2026 Содержание блога Если вы откроете примеры для начинающих на официальном репозитории SDL3 в папке: examples, то вы увидите, что все примеры используют следующие четыре обязательные функции, а. . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Установка Emscripten SDK (emsdk) и CMake для сборки C и C++ приложений в Wasm 8Observer8 30.01.2026 Содержание блога Для того чтобы скачать Emscripten SDK (emsdk) необходимо сначало скачать и уставить Git: Install for Windows. Следуйте стандартной процедуре установки Git через установщик. . . .	SDL3 для Android: Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров 8Observer8 29.01.2026 Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами. Версия v3 была полностью переписана на Си, в. . .	Инструменты COM: Сохранение данный из VARIANT в файл и загрузка из файла в VARIANT bedvit 28.01.2026 Сохранение базовых типов COM и массивов (одномерных или двухмерных) любой вложенности (деревья) в файл, с возможностью выбора алгоритмов сжатия и шифрования. Часть библиотеки BedvitCOM Использованы. . .	SDL3 для Android: Загрузка PNG с альфа-каналом с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image) 8Observer8 28.01.2026 Содержание блога SDL3 имеет собственные средства для загрузки и отображения PNG-файлов с альфа-каналом и базовой работы с ними. В этой инструкции используется функция SDL_LoadPNG(), которая. . .

@Palich 2 / 2 / 0 Регистрация: 07.04.2016 Сообщений: 298
	15.11.2022, 19:09 [ТС]
	спасибо ! 0

@zayats80888 6352 / 3523 / 1428 Регистрация: 07.02.2019 Сообщений: 8,995
	16.11.2022, 10:34
	Palich, в коде UB. Для функций condition_variable::wait аргумен lock должен удерживать блокировку. У вас же она снимется в строках 23 и 54. Вообще избавьтесь от ручного блокирования/разблокирования. 0

@SmallEvil 4086 / 2975 / 813 Регистрация: 29.06.2020 Сообщений: 11,000
	18.11.2022, 22:46
	zayats80888, а почему нельзя принудительно завершить поток (например который по определенной причине ушел в тот же бесконечный цикл или ожидает чего то) ? Или можно ? 0